基于BlueZ協議棧的嵌入式系統(tǒng)無線通信實現
隨著科學技術發(fā)展和社會進步，嵌入式系統(tǒng)越來越多的應用到我們的實際生活中，極大的改變著我們的生活。開發(fā)低成本、高性能、高可靠性的嵌入式產品正在成為研究的熱點。尤其是隨著信息化網絡化的發(fā)展，越來越需要與外部世界進行信息交換，當前主流的數據交換方式都是有線的，但有線通信存在著諸多不足，而無線通信以其無法比擬的靈活性，可移動性和極強的可擴容性正得到越來越廣泛的應用。藍牙技術作為全球統(tǒng)一的無線通信標準，其目的在于建立通用的低功耗、低成本無線電空中接口及其控制軟件的公開標準，使通信和計算機進一步結合，使不同廠家生產的便攜式設備在沒有電線或電纜互相連接的情況下，能在近距離范圍內具有互用、互操作的性能。而藍牙技術在多種智能設備無線互連，多媒體終端通信和家庭網絡等方面的應用也越來越廣泛，本文在對藍牙的官方協議棧 BlueZ進行深入研究的基礎上，在實驗開發(fā)平臺上實現了協議棧的移植和文件的傳輸功能。
2、BlueZ 的體系結構
BlueZ由主機控制接口（Host Control Interface，HCI）、Bluetooth協議核心、邏輯鏈路控制和適配協議（Logical Link Control and Adaptation Protocol,L2CAP）、SCO音頻層、其它 Bluetooth服務、用戶空間后臺進程以及配置工具組成。它的完整結構如圖 3.3所示(其中除應用程序和硬件外為 BlueZ提供的部分)。
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3、BlueZ協議的移植 [2]
本文涉及到的硬件平臺是三星公司的S3C2410a 開發(fā)板，軟件平臺是內核版本為 2.4.20的Linux操作系統(tǒng), 為實現藍牙協議棧BlueZ的移植, 可進行以下步驟進行移植：[!--empirenews.page--]
(1) 生成交叉編譯器，創(chuàng)建交叉編譯環(huán)境
(2) 編譯、配置實驗開發(fā)平臺上的 Linux內核
(3) 安裝 BlueZ 軟件包
(4) 編譯實驗開發(fā)平臺上的Linux內核
(5) 向s3c2410a實驗平臺移植 通過上述步驟完成了藍牙協議棧 BlueZ的移植后，一個嵌入式藍牙應用開發(fā)平臺就搭建
4、文件傳輸功能的實現
如上步驟成功移植藍牙協議棧BlueZ后，一個完整的嵌入式藍牙應用開發(fā)平臺就已經搭建好了，本文將利用BlueZ提供的API函數在RFCOMM層上實現藍牙文件傳輸的功能，所采用的協議路徑為：射頻(RF)—基帶與鏈路控制(BB&LC)—主機控制接口(HCI)—邏輯鏈路與適配協議(L2CAP)—串口仿真(RFCOMM)—對象交換協議(OBEX)。它的實現分為客戶端程序和服務器端程序，流程圖如圖2所示。
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2反映了通過藍牙實現文件從客戶端傳輸一個文件到服務器的過程，其中用到的協議棧中的API函數以及針對藍牙通信的設置如下 : (1)int socket(int domain, int type,int protocol) 通過這個函數建立一個套接字，其中參數 domain說明網絡程序所用的通訊協議族，本實驗中我們用的是藍牙官方協議棧BlueZ，所以我們的 domain取值AF_BLUETOOTH，type
我們采用可靠的面向連接的 SOCK_STREAM，protocol我們采用的代表串口仿真的 BTPROTO_RFCOMM。
(2) int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)
這個函數是服務器端的函數，實現的是綁定端口功能。在我們的實驗中，參數 my_addr代表的我們用的是一個結構體，表示本地地址信息，它的 rc_family我們取為 AF_BLUETOOTH，它的rc_bdaddr我們取可以和任意主機通信的 INADDR_ANY。
(3) int listen(int sockfd,int backlog)
這個函數是服務器端的函數，實現監(jiān)聽端口功能，它和我們普通Linux下的使用方法完全一樣。
(4) int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)
這個函數是服務器端的函數，完成接受客戶端的鏈接請求，并建立與客戶端的鏈接的功能。 [!--empirenews.page--]
(5) int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)
這個函數是客戶端的函數，完成向服務器端申請建立鏈接，與上面的綁定端口類似，參數my_addr代表的我們用的是一個結構體，表示要申請鏈接的服務器地址信息，它的 rc_family我們取為AF_BLUETOOTH，它的rc_bdaddr我們取可以和任意主機通信的 INADDR_ANY。
(6) ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t nbytes) ssize_t read(int fd,void *buf,size_t nbyte)
這兩個函數完成文件讀寫的功能，也完成服務器端和客戶端通信功能。在完成服務器端與客戶端通信功能時，把前面建立的通道看成是文件描述符，只要往文件描述符里面讀寫信息就可以了，與向文件讀寫過程一樣。
以上是實現中用到的協議棧 BlueZ的主要庫函數，它的客戶端核心代碼如下：
if((from_fd=open(argv[2],O_RDONLY))==-1)
while(bytes_read=read(from_fd,buffer,BUFFER_SIZE))
{ /* 一個致命的錯誤發(fā)生了 */ if((bytes_read==-1)&&(errno!=EINTR)) break; else if(bytes_read>0) { ptr=buffer;
status=write(s,ptr,strlen(ptr)); memset(buffer,0,BUFFER_SIZE); }
}
它的服務器端核心代碼如下： /*創(chuàng)建目標文件 */ memset(buf,0,BUFFER_SIZE); while(1) { bytes_read = read(client,buf,sizeof(buf));
if(bytes_read>0)
{ ptr=buf; while(bytes_write=write(to_fd,ptr,bytes_read)) { /*一個致命錯誤發(fā)生了 */
if((bytes_write==-1)&&(errno!=EINTR))break;/* 寫完了所有讀的字節(jié) */ else if(bytes_write==bytes_read) break; /*只寫了一部分 ,繼續(xù)寫 */ else if(bytes_write>0) { ptr+=bytes_write;
bytes_read-=bytes_write;
} } /*寫的時候發(fā)生的致命錯誤 */ if(bytes_write==-1)break; /*這里讀完后必須把 buffer清空*/ memset(buf,0,sizeof(buf));
} else{ exit(1); }
}
5、結束語
在目前，對于藍牙協議棧的移植已經有非常深入的研究，但對基于藍牙協議棧 BlueZ的源代碼級的研究還不多。本文在 ARM9+Linux環(huán)境下構建了的藍牙工作環(huán)境， 通過官方的藍牙協議棧 BlueZ提供的庫函數編程實現了藍牙的文件傳輸功能。利用嵌入式系統(tǒng)和無線傳輸實現文件傳輸,符合數字化、網絡化的發(fā)展趨勢。本文作者創(chuàng)新點 :在源代碼級別上借助藍牙協議棧 BlueZ實現了文件的傳輸功能。
參考文獻：
[1]卜奎昊，基于 SAMSUNG S3C2410的嵌入式系統(tǒng)無線通信研究，安徽大學碩士畢業(yè)論文 2008
[2] 歐陽鑫，于紅巖，呂楊，藍牙協議棧 BlueZ的移植與開發(fā). 微計算機信息，200 7
[3] 梁軍學，郁濱 . Linux 藍牙協議棧的 USB 設備驅動. 計算機工程， 2008
[4] 金純，許光辰，孫睿 .藍牙技術.〔M〕北京：電子工業(yè)出版社，2001
[5] www.bluez.org
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